《电磁波的发现》随堂作业

《电磁波的发现》随堂作业一、选择题（每题4分，共40分）关于麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（）A.在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场B.稳定的电场能产生稳定的磁场C.均匀变化的电场产生均匀变化的磁场D.周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场答案：D解析：麦克斯韦电磁场理论要点是：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。稳定的电场不会产生磁场，稳定的磁场也不会产生电场，A、B错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，C错误；周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场，周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场，D正确。2.下列关于电磁波的说法中，正确的是（）A.电磁波只能在真空中传播B.麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在C.电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波D.频率为750kHz的电磁波在真空中的波长为400m答案：CD解析：电磁波不仅可以在真空中传播，还可以在介质中传播，A错误；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，B错误；电磁场由发生区域向远处的传播形成电磁波，C正确；根据c=\lambdaf，c=3×10^{8}m/s，f=750kHz=750×10^{3}Hz，则\lambda=\frac{c}{f}=\frac{3×10^{8}}{750×10^{3}}m=400m，D正确。3.下列设备中，利用电磁波工作的是（）A.电饭煲B.电风扇C.手机D.电子钟表答案：C解析：电饭煲是利用电流的热效应工作的，A错误；电风扇是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作的，B错误；手机是利用电磁波来传递信息的，C正确；电子钟表一般是利用电能转化为机械能等原理工作的，D错误。4.关于电磁波和机械波，下列说法正确的是（）A.电磁波和机械波的传播都需要介质B.电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象C.电磁波是纵波，机械波是横波D.电磁波的传播速度与介质无关，机械波的传播速度与介质有关答案：B解析：电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，A错误；干涉和衍射是波特有的现象，电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象，B正确；电磁波是横波，机械波既有横波又有纵波，C错误；电磁波在不同介质中的传播速度不同，与介质有关，机械波的传播速度与介质有关，D错误。5.某居住地A位于某山脉的一边，山脉的另一边P处建有一无线电波发射站，该发射站可发送频率为f_1的中波和频率为f_2的微波，已知无线电波在空气中的传播速度都为c，则（）A.该中波的波长\lambda_1=\frac{c}{f_1}，微波的波长\lambda_2=\frac{c}{f_2}，且\lambda_1\gt\lambda_2B.发射站发出的电磁波是经过干涉后到达居住地A处C.两种波的接收效果一样D.中波的接收效果更好，因为中波的波长较短，衍射现象不明显答案：A解析：根据\lambda=\frac{c}{f}，可知中波波长\lambda_1=\frac{c}{f_1}，微波波长\lambda_2=\frac{c}{f_2}，因为f_1\ltf_2，所以\lambda_1\gt\lambda_2，A正确；发射站发出的电磁波是经过衍射后到达居住地A处，B错误；中波的波长较长，衍射现象明显，更容易绕过山脉到达A处，接收效果更好，C、D错误。6.关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是（）A.电磁波是纵波B.电磁波的传播需要介质C.电磁波能产生干涉和衍射现象D.电磁波中电场和磁场的方向处处互相垂直答案：CD解析：电磁波是横波，电场和磁场的方向处处互相垂直，A错误，D正确；电磁波的传播不需要介质，B错误；干涉和衍射是波特有的现象，电磁波能产生干涉和衍射现象，C正确。7.均匀变化的磁场产生（）A.稳定的电场B.变化的电场C.稳定的磁场D.变化的磁场答案：A解析：根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场产生稳定的电场，A正确。8.下列关于电磁波谱的说法中，正确的是（）A.电磁波谱中，波长最长的是无线电波B.电磁波谱中，频率最高的是红外线C.可见光的波长比紫外线的波长短D.X射线的波长比γ射线的波长长答案：AD解析：电磁波谱中，按波长从长到短排列依次为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，所以波长最长的是无线电波，A正确；频率最高的是γ射线，B错误；可见光的波长比紫外线的波长长，C错误；X射线的波长比γ射线的波长长，D正确。9.手机间的通信过程中，从提高通信质量角度来看，移动通信网络中应该（）A.减少基站密度B.基站天线应在低处架设C.适当增加基站密度，基站天线应在高处架设D.不需要考虑基站的设定答案：C解析：为了提高通信质量，应适当增加基站密度，以保证信号覆盖范围更广，基站天线应在高处架设，减少信号遮挡，C正确，A、B、D错误。10.下列关于电磁波的发射和接收的说法中，正确的是（）A.使接收电路产生电谐振的过程叫调制B.把信息加到载波上的过程叫调谐C.要通过电视看精彩的体育比赛，在使电视的接收电路产生电谐振的过程中，是将声音信号从高频信号中还原出来D.要通过电视看精彩的体育比赛，在使电视的接收电路产生电谐振的过程中，是将图象信号从高频信号中还原出来答案：D解析：使接收电路产生电谐振的过程叫调谐，A错误；把信息加到载波上的过程叫调制，B错误；在电视的接收电路产生电谐振的过程中，是将图象信号从高频信号中还原出来，声音信号也同时被还原，C错误，D正确。二、简答题（每题10分，共30分）简述麦克斯韦电磁场理论的两个要点，并举例说明其正确性。答案：麦克斯韦电磁场理论的两个要点：（1）变化的磁场产生电场。例如，当磁铁上下移动时，穿过导体环的磁通量发生变化，在导体环中会产生感应电流，这表明变化的磁场产生了电场。即使没有导体环，变化的磁场周围空间同样会产生电场（2分）。稳定的磁场不会产生电场；均匀变化的磁场产生稳定的电场；周期性变化的磁场产生同频率周期性变化的电场（2分）。（2）变化的电场产生磁场。例如，当给电容器充电或放电时，电容器极板间的电场发生变化，在极板周围空间会产生磁场，小磁针会发生转动。稳定的电场不会产生磁场；均匀变化的电场产生稳定的磁场；周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场（2分）。举例说明：在一个LC振荡电路中，电容器放电过程中，电场逐渐减弱，磁场逐渐增强，这体现了变化的电场产生磁场；在电容器充电过程中，磁场逐渐减弱，电场逐渐增强，这体现了变化的磁场产生电场（4分）。我们周围有很多设备是利用电磁波工作的，请列举三个，并说明各利用了哪一类电磁波的什么特性。答案：（1）手机：利用了微波。微波的频率较高，能够携带大量信息，且微波可以在空气中传播较远的距离，适合用于移动通信，实现手机与基站之间的信号传输（3分）。（2）微波炉：利用了微波。微波能够使食物中的水分子发生共振，水分子振动加剧，从而产生热量，实现对食物的加热（3分）。（3）遥控器（如电视机遥控器）：利用了红外线。红外线具有较强的方向性，且不会对人体造成伤害，通过发射不同编码的红外线信号，可以实现对家电设备的远程控制（4分）。为什么说电磁波是一种物质？答案：首先，电磁波的传播不需要介质，它可以在真空中传播，这与常见的由分子、原子构成的物质不同，但它确实能够独立存在于空间中（3分）。其次，电磁波具有能量，例如太阳光（也是一种电磁波）照射到地球上，给地球带来了光和热，这表明电磁波携带能量，能够对其他物体产生作用（3分）。再者，电磁波能产生干涉、衍射等波的特性，它是电磁场在空间中的传播，电磁场是一种客观存在的物质——场物质，所以电磁波也被认为是一种物质（4分）。三、计算题（每题15分，共30分）某电台发射的电磁波频率为f=500kHz，求该电磁波在真空中的波长\lambda。答案：已知电磁波在真空中的传播速度c=3×10^{8}m/s，频率f=500kHz=500×10^{3}Hz（3分）。根据波速、波长和频率的关系c=\lambdaf（3分），可得波长\lambda=\frac{c}{f}（3分）。将数值代入可得：\lambda=\frac{3×10^{8}}{500×10^{3}}m=600m（6分）。已知地球到月球的距离为s=3.84×10^{5}km，从地球向月球发射电磁波，经过多长时间才能在地球上接收到反射回来的电磁波？答案：电磁波在真空中的传